白楊鎮(zhèn)水庫大壩壩體填筑施工方法應(yīng)用

陳金花

(塔城地區(qū)庫魯斯臺(tái)草原生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)管理局，新疆 塔城 834700)

1 概述

白楊鎮(zhèn)水庫主要包括攔河大壩、輸水隧洞、溢洪洞、導(dǎo)流沖沙隧洞，水庫壩址以上集水面積為1782km2，設(shè)計(jì)總庫容為4463×104m3。水庫屬中型，工程等別為Ⅲ等，永久性主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，永久性次要建筑物級(jí)別為4級(jí)，臨時(shí)性水工建筑物級(jí)別為5級(jí)。水庫工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為50年，洪峰流量290m3/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為1000年，洪峰流量531m3/s。工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.052g，地震動(dòng)反應(yīng)普特征周期為0.35s，相應(yīng)于地震基本烈度為Ⅵ度。

白楊鎮(zhèn)水庫壩型為混凝土面板砂礫石壩。壩址位于白楊河大橋上游約2km河道轉(zhuǎn)彎一個(gè)縮窄的山谷處，該河谷比較狹窄，為不對稱型河谷，谷底寬70～90m。大壩軸線大致呈東西方向，東偏北24°36'47″。壩頂高程958.68m，壩頂寬8m，壩頂長310m，最大壩高62.01m，水庫正常蓄水位955.14m，設(shè)計(jì)洪水位 956.12m，校核洪水位956.55m。壩頂上游設(shè)置“L”形防浪墻，趾板寬度為5m、7m，采用C30F300W8混凝土現(xiàn)澆，趾板厚40cm。大壩上游壩坡為1∶1.5，采用整體式現(xiàn)澆40～45cm厚C30F300W8鋼筋混凝土面板，下游壩坡1∶1.45，鋪設(shè)邊長30cm、厚6cm的預(yù)制混凝土六棱塊。為便于安放檢測設(shè)施，在下游壩坡上設(shè)兩個(gè)馬道，馬道寬2m，高程分別為918m和935m。

2 壩體填筑

2.1 壩體分區(qū)

塔城白楊鎮(zhèn)水庫大壩為混凝土面板砂礫石壩，從上游向下游分為5個(gè)填筑區(qū)，分別為墊層區(qū)(水平寬度3.0m)、上游砂礫料填筑區(qū)、粒徑為5～20mm反濾砂礫料層(水平寬度0.7m)、粒徑為40～120mm砂礫料排水體(水平寬度0.8m)、下游砂礫料填筑區(qū)。壩體填筑根據(jù)壩面面積和壩料分區(qū)的不同分4期填筑，從2011年10月1日開始填筑，2012年5月中旬壩體填筑至壩頂高程。

2.2 填筑料設(shè)計(jì)指標(biāo)

白楊鎮(zhèn)水庫大壩壩體填筑料分砂礫石料、墊層料和排水體料3種。

(1)砂礫石料。Dmax≤400mm，小于5mm的顆粒含量＜20%，粒徑小于0.075mm的顆粒含量＜5%，壓實(shí)后相對密度Dr≥0.85，滲透系數(shù)K=1×10－3cm/s。

(2)墊層料。Dmax≤80mm，小于5mm的顆粒含量30～50%，粒徑小于0.075mm的顆粒含量＜8%，壓實(shí)后相對密度Dr≥0.85，滲透系數(shù)K=1×10－2cm/s。

(3)排水體料。部分巖石開挖料，部分石料開采，粒徑D=10～300mm，壓實(shí)后孔隙率n=25%～28%，滲透系數(shù)K＞1×10－1cm/s。

2.3 碾壓試驗(yàn)確定碾壓參數(shù)

通過25t振動(dòng)碾干試驗(yàn)結(jié)果可知，壩料鋪土厚度在80cm和100cm時(shí)均可以達(dá)到較好的密實(shí)度，鋪土厚度120cm時(shí)，底層密度個(gè)別點(diǎn)略偏低。綜合考慮，確定墊層料采用鋪土厚度50cm，碾壓8遍;其他壩料鋪土厚度均采用100cm，碾壓8遍。

2t平板夯夯實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，鋪土厚度在30cm、夯實(shí)8遍及鋪土厚度在40cm、夯實(shí)10遍均可以達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度。最后選擇鋪土厚度40cm、夯實(shí)10遍，碾壓參數(shù)見表1。

表1 大壩各區(qū)壩料施工參數(shù)表

3 填筑施工方法

3.1 壩料開采

料源采用正在開挖的趾板爆破料和白楊河大橋砂礫石料場，料場已通過新疆塔城地區(qū)水利水電科學(xué)研究所復(fù)查。裝料時(shí)首先采用推土機(jī)將料場表層植被清除，用一臺(tái)日立470挖掘機(jī)和一臺(tái)460沃爾沃挖掘機(jī)在料場裝料。裝料時(shí)立向開采，在每輛運(yùn)料車廂頂部焊制人字形料篩，裝料時(shí)對超粒徑卵石進(jìn)行篩分，確保上壩料符合設(shè)計(jì)要求。墊層料采取篦條篩分，嚴(yán)格控制粒徑。

3.2 分區(qū)鋪料

根據(jù)壩面面積大小及各類壩料分序、分區(qū)的不同，將壩面沿壩軸線方向按50～100m分成若干個(gè)填筑區(qū)。在各區(qū)依次完成填筑的各道工序，使各區(qū)所有工序能夠連續(xù)流水作業(yè)。大壩分層填筑，在每層填筑前，用全站儀按照分區(qū)放出各種填料的邊界線，并撒白灰標(biāo)示，分界線清晰明確。并各區(qū)之間進(jìn)行豎立鮮明標(biāo)識(shí)牌，標(biāo)明攤鋪、碾壓、檢驗(yàn)等工作狀態(tài)，以避免超壓或漏壓。大壩填筑總體上遵循全斷面平起均衡上升的施工方法。

大壩填筑采用30輛20m3自卸車運(yùn)料上壩，運(yùn)距3.7km。為了確保上壩料合格、填筑部位準(zhǔn)確，按照填料種類和粒徑對車輛進(jìn)行編號(hào)，壩上各填筑區(qū)設(shè)置醒目標(biāo)識(shí)，專人指揮卸車。采用大面積鋪筑、“后退法”卸料，堆料高度不大于1.5m。用220推土機(jī)平料，平地機(jī)整平，鋪料厚100cm，誤差不超過±10cm。大壩各區(qū)每層鋪料厚度嚴(yán)格按照表1所列參數(shù)執(zhí)行。

3.3 壩體填筑碾壓

圖1 填筑方法示意圖

墊層料和砂礫料的填筑如圖1所示，采用“先填一層砂礫料，后填二層墊層料”的方法平起填筑，在第二層必須騎縫碾壓;砂礫料與排水體料的填筑方法，采用“先砂礫石料后排水體料的平起填筑”法，騎縫碾壓。為保證上下游邊坡的碾壓密實(shí)度，每層上、下游超寬碾壓寬度均取0.75m。在鋪好一層料后，布點(diǎn)測量鋪料高程，確定鋪料厚度，鋪料厚度滿足方可進(jìn)行碾壓，用25t振動(dòng)碾碾壓8遍，機(jī)械振動(dòng)頻率為28HZ、行走速度為1.5～2.4km/h。每層按規(guī)范取樣，取樣數(shù)量見表2。合格后上報(bào)監(jiān)理部組織驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，進(jìn)行下一層填筑。為減少壩體削坡土方量，每填筑三層用斗齒上焊鋼板的挖掘機(jī)進(jìn)行一次削坡，削坡土方直接用于壩體填筑。

3.4 接縫處、岸坡接合部位處理

對分區(qū)、分段填筑的壩段，填料的縱橫接坡部位，采用臺(tái)階收坡法填筑，碾壓搭接長度1.5m，以不陡于1∶3的坡度相接。對垂直壩軸線的接縫碾壓時(shí)，應(yīng)跨縫搭接碾壓，其搭接寬度不小于3.0m。

對壩體與岸坡接觸部位包括壩體與岸坡、壩體與趾板等，為防止骨料集中，造成架空現(xiàn)象，在接觸部位2m范圍內(nèi)，用較細(xì)砂礫石料(d＜200mm)填筑，且先于壩體填筑料填筑，薄層碾壓。對振動(dòng)碾不易壓實(shí)的邊角部位，采用2t振動(dòng)夯夯實(shí)。

3.5 排水體

壩體底部水平排水主要設(shè)置在河床段，每20m設(shè)置一道，排水體寬度為3.0m，厚度為3.0m，按照天然縱坡碾壓。壩體內(nèi)高程904～956.68設(shè)置豎向排水，豎向排水水平寬度為1.5m，其中0.7m寬粒徑為5～20mm的反濾砂礫料，0.8m寬粒徑為40～120mm的排水體砂礫料。高程904～920.3段排水體從下游往上游坡比為1∶1，高程920.3～956.68段從上游往下游坡比為1∶1。因排水體填筑料顆粒級(jí)配不連續(xù)，碾壓中排水體料向外擠壓、振動(dòng)碾陷入排水料中，并且根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙不能更換排水體填筑料，為保證質(zhì)量要進(jìn)行施工過程控制，靜碾十遍，不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測。

4 壩體填筑試驗(yàn)檢測

大壩共填筑壩體料砂礫石93.8萬方，墊層料4.6萬方，堆石排水體填筑2.9萬方。壩體砂礫石填筑設(shè)計(jì)壓實(shí)相對密度不小于0.85，每層壓實(shí)后進(jìn)行相對密度檢測，墊層料共檢測相對密度126組，壩殼料共檢驗(yàn)相對密度262組，見表2。檢測結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，見表3。

表2 壩體各種填筑料質(zhì)量檢測數(shù)量表

表3 大壩填筑料壓實(shí)后取樣質(zhì)量檢測表

5 結(jié)語

白楊鎮(zhèn)水庫大壩壩體填筑分部工程共有371個(gè)單元，合格率100%，其中優(yōu)良152個(gè)，優(yōu)良率40.9%。施工期壩體最大沉降量與壩高之比為0.27%(小于0.5%)，所以工程施工期沉降不大。另外，白楊鎮(zhèn)水庫大壩從壩體分區(qū)、填筑料設(shè)計(jì)指標(biāo)、碾壓參數(shù)的確定到填筑壩料的開采、分區(qū)鋪料碾壓、試驗(yàn)檢測等一系列施工控制措施的實(shí)施與監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)及施工等單位的密切協(xié)作是分不開，有效性保證了工程按期按質(zhì)完成。

［1］DL/5129-2013，碾壓式土石壩施工規(guī)范［S］.北京:中國電力出版社，2014.

［2］段新虹，等.某水庫壩體設(shè)計(jì)與施工的體會(huì)［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2007(05).

［3］蔣國澄，傅志安，鳳家驥.混凝土面板壩工程［M］.武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1997.